兩位康奈爾大學(xué)研究人員在一個(gè)孩子的生日聚會(huì)上進(jìn)行了隨機(jī)交談，這導(dǎo)致了人們對(duì)細(xì)菌如何抵抗毒素的協(xié)作和新的理解，這可能會(huì)為抗擊有害感染提供新的工具。

已知物理力會(huì)影響人體細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活方式，但人們對(duì)這些力在原核生物(包括細(xì)菌在內(nèi)的單細(xì)胞生物)中的作用了解甚少。

Sibley機(jī)械與航空航天工程學(xué)院副教授Christopher Hernandez提出了一種微流控設(shè)備的想法，該設(shè)備可使單個(gè)細(xì)菌承受已知量的力和機(jī)械變形。但是他知道很少有方法可以測(cè)量這種影響，直到偶然與藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系的Peter JW Debye教授Peng Chen碰面。

Chen已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種標(biāo)記和觀察特定分子的方法，該分子可以從某些細(xì)菌的內(nèi)膜中抽出毒素。通過(guò)將他們的想法綜合在一起，研究人員已經(jīng)得出結(jié)論，機(jī)械應(yīng)力可以中斷細(xì)菌在暴露于毒素后存活的能力。

他們的論文“機(jī)械應(yīng)力破壞了細(xì)菌中的多組分外排復(fù)合物”，于11月26日在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上發(fā)表。

革蘭氏陰性細(xì)菌的特征在于其雙膜細(xì)胞包膜，并具有組裝分子泵的能力，以消除能夠遷移到細(xì)胞內(nèi)的有毒物質(zhì)，包括抗生素。

Hernandez和Chen的研究表明，當(dāng)將大腸桿菌細(xì)菌放入微流體設(shè)備中并被迫流入非常狹窄的空間時(shí)，僅產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力就足以使這些泵破裂并停止工作。

埃爾南德斯說(shuō)：“這是最早研究細(xì)菌力學(xué)生物學(xué)的研究之一。” “我們的發(fā)現(xiàn)提供了證據(jù)，證明細(xì)菌與其他類(lèi)型的細(xì)胞相似，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)分子復(fù)合物對(duì)機(jī)械力做出反應(yīng)。”

Chen說(shuō)：“我們的工作表明，您可以通過(guò)機(jī)械手段破壞細(xì)菌的泵送復(fù)合體，這可能為我們提供一種增強(qiáng)細(xì)菌性疾病治療的新工具。”

Hernandez和Chen創(chuàng)建的方法可用于檢查各種原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)，功能和行為。

“這項(xiàng)創(chuàng)造性的合作研究成果將利用單分子生物學(xué)的能力，不僅為使軍隊(duì)保持微生物存活的細(xì)胞特征，而且為細(xì)胞水平的機(jī)械應(yīng)力如何控制細(xì)菌生存能力提供更好的基礎(chǔ)知識(shí)。為控制細(xì)菌感染提供了一種新穎的潛在手段。”陸軍研究辦公室微生物學(xué)項(xiàng)目經(jīng)理羅伯特·科科斯卡說(shuō)。陸軍研究辦公室是支持這項(xiàng)研究的美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的成員。

文獻(xiàn)鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/11/25/1909562116